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汽车B柱是车身重要的安全部件,随着汽车碰撞安全要求越来越高,逐渐采用变强度B柱零件,其尾部则具有超高强度力学性能,而大头段延展性较好、有更高的能量吸收比以提高侧面碰撞性能。采用模具分区加热的热冲压成形工艺通过控制不同模具区域加热或者冷却条件来调整板料的冷却速率,实现变强度零件的成形制造。分区加热的热冲压成形工艺中,要求热区模具在高温下模面温度尽可能均匀分布。此外,热膨胀效应使模具产生了热变形,导致模具设计变得困难。本文针对汽车B柱零件变强度热冲压成形工艺中模具传热数值模拟、热区模具的模面设计与温度控制等内容开展了以下研究:1)模具材料热学参数实验完成了QRO90材料导热与热膨胀实验,获得了模具钢的热膨胀、热传导与比热参数。参考实际模具温控系统开展了模具升温实验,获得了不同功率条件下的模具温度数据。应用ABAQUS软件建立了实验模具传热模型,以实验获得的温度数据为优化目标,利用Hooke-Jeeves直接搜索算法反求出模具与空气间的对流换热系数与模具辐射系数,验证了实验模具升温传热与热膨胀有限元仿真模型的准确性。2)热区模具模面优化设计建立B柱热区模具的传热有限元模型,基于修正可行方向算法(MMFD)建立了稳定温度场功率优化算法,并反求出加热棒稳定功率;仿真了模具升温热膨胀过程,计算出膨胀后模面,根据模具尺寸优化算法补偿模面,并重构模具三维模型;最后,根据热膨胀仿真中的模面变形以及应力分布数据,设计模具块之间的定位方式,完成模具设计。3)升温工序模具温度控制仿真建立基于模具简化模型的传热瞬态有限元仿真,结合ABAQUS Python二次开发工具,以模具模面温度为优化目标、均匀分布为约束条件,应用模糊控制与自整定PID控制策略完成了模具升温控制仿真,并完成了模具升温过程的实验验证,最后探讨了不同因素对结果的影响。4)冲压与淬火工序模具温度控制仿真依据现有模具设计的冷却管道,应用FLUENT软件模拟最大入口压强下冷却水在各管道中的流速,根据经验公式获得不同管道与模具间的对流换热系数;以模具稳定温度场作为模具初始温度场,应用ABAQUS软件进行热冲压仿真,分析板料成形状态并获得热冲压后板料与模具温度场;最后,应用模糊模型参考学习控制策略控制模具冷却系统,进行传热有限元仿真,探讨板料与模具在冲压以及淬火过程中温度的变化。